Как только я опубликовал на Дзене статью "Снимал ли Стэнли Кубрик высадку на Луну?" о применении фронтпроекции в лунных снимках, как тут же появились недоуменные вопросы. Смысл их сводился к следующему: если слайд-проектор с изображением лунной горы светит спереди на актёров и камера снимает спереди, то почему на актёрах и на белых скафандрах не видно света от слайд-проектора?
Кто-то предположил, что в кадре могла применяться какая-то хитрая маска (её не было), кто-то стал развивать мысль дальше и предположил, что свет не виден на тёмных объектах (в фильме Кубрика это тёмные обезьяны), а вот на светлом скафандре, наверное, свет проектора будет заметен (на самом деле заметен не будет).
Все ли люди задают такие вопросы искренне? Действительно ли они хотят разобраться в тонкостях процесса? Или же просто пытаются выгородить американскую лунную аферу, утверждая, что у американцев фронт-проекции в лунных кадрах быть не могло, потому что лунная гора, проецируемая со слайд-проектора, была бы видна на белом скафандре астронавта.
Как бы там ни было, читатели хотят разобраться в тонкостях метода фронтпроекции. Мы с удовольствием сейчас ответим и на эти, и на другие, попутно возникающие вопросы.
Начну с последнего вопроса, точнее, утверждения, что коэффициент отражения скафандра такой же, как у скотч-лайта. Разочарую автора. У белого скафандра коэффициент отражения выше. Скотч-лайт - он же серый. Вот на фотографии человек стоит на фоне световозвращающего экрана. Рисунок на его футболке сделан белой краской, и видно, что экран скотч-лайта за его спиной темнее, чем белые надписи на футболке.
Вот ещё одна фотография, где вы можете увидеть развёрнутый рулон скотч-лайта, изготовленного на фирме 3М. Он - совершенно серый. Вы видите, что коэффициент отражения у скотч-лайта ниже, чем у белого материала.
Коэффициент отражения (специально обращаем на это внимание) определяется как интегральный процент света, отраженный материалом по всем направлениям. Когда в лаборатории определяют коэффициент отражения, исследуемый материал помещают внутрь белой сферы и фотометром определяют общий процент отражённого света.
Однако существует другая величина - коэффициент яркости, который определяется как процент света, отражённый в данном направлении.
У белой бумаги (белой ткани или белого поливинилового экрана в кинотеатре) коэффициент яркости не зависит от направления - белый материал одинаково рассеивает свет во все стороны. Такое отражение называется диффузным. Если я направлю прожектор на белую поверхность, то свет равномерно отразится во все стороны. И с какого бы ракурса я не поглядел на освещённый лист бумаги, он будет восприниматься одинаково белым с любых направлений.
Совсем иначе ведёт себя скотч-лайт. В рассеянном свете он выглядит серым, примерно таким же по яркости, как средне-серое поле на тестовой шкале справа.
Но если фотоаппаратом, например, сотового телефона, сделать снимок со вспышкой, яркость такого экрана увеличится во много раз. Экран станет «ослепительно» белым.
Это происходит из-за того, что почти весь свет, попавший от вспышки на экран, не рассеивается во все стороны, а отразившись в стеклянном шарике, как от зеркала, возвращается назад, к источнику света.
А поскольку вспышка на сотовом телефоне расположена совсем рядом с объективом, то почти весь отраженный свет направленно возвращается в объектив, и освещённый вспышкой экран получается на фотографии ослепительно белым.
А серое и белое поля, рядом на шкале, рассеивают свет диффузно во все стороны, и количество света, которое возвращается назад к объективу, незначительно.
Представьте, что вы пускаете "солнечного зайчика" зеркалом. А потом вместо зеркала берёте кружок белой бумаги и пытаетесь бумагой пускать "солнечного зайчика". Во сколько раз в таком случае изменится коэффициент яркости "солнечного зайчика"? Я производил такие замеры, только не с солнцем, а с осветительным прибором в павильоне, сравнивал яркость прибора, который отражался в зеркале и яркость лежащего рядом белого листа бумаги. Получилось более, чем в 120 раз. (Чуть ниже продемонстрирую результаты замеров яркостей белой бумаги и экрана из скотч-лайта.)
Если мы будем оценивать интегральный коэффициент отражения, то, возможно, что у белого листа и у зеркала они будут одинаковы - белая бумага отразит весь упавший на неё свет, и зеркало тоже отразит весь упавший на него свет. Интегральные коэффициенты отражения будут одинаковы. Но разными будут коэффициенты яркости: бумага отражает свет по чуть-чуть во все стороны телесного угла, а зеркало весь упавший свет отражает строго в одном направлении.
Если вы встанете по лучу "солнечного зайчика", идущего от зеркала, то увидите ослепительную яркость. Но стоит вам чуть-чуть сместиться от луча, как яркость тут же пропадёт. Вот примерно так работает и материал скотч-лайт. Это экран, состоящий из мельчайших зеркал. Чтобы увидеть максимальную яркость экрана (и максимально яркий слайд на этом экране), наблюдателю нужно встать строго по лучу проектора. Глаз наблюдателя должен находиться рядом с объективом слайд-проектора и смотреть в ту сторону, куда направлен луч проектора, на экран.
Когда вы начнёте приближать глаз как можно ближе к объективу слайд-проектора, то своею головою перекроете свет. Если попробуете кинокамеру поставить впритык к объективу проектора, то кинокамера, конечно же, перекроет собою весь световой поток. Придумали простую схему: поставить на пути света полупрозрачное зеркало под углом 45° с коэффициентом отражения 50%. Сквозь это зеркало снимает фотоаппарат.
Наблюдатель, который стоит в стороне от съёмочной камеры, видит, что сцена на экране скотч-лайта еле видна. И только в том случае, когда он встанет на место камеры, он заметит, что яркость экрана резко вспыхнет.
Свет от проектора доходит до зеркала, 50% света отражается, меняет направление на 90°, попадает на экран и, отразившись, идет по прямой, прямо в объектив съемочной камеры. Расстояние от объектива проектора до зеркала и от зеркала до объектива фотокамеры одинаковы.
Конечно, не весь свет проектора отражается зеркалом, 50% света идёт (влево) по прямой линии сквозь полупрозрачное зеркало, и эта часть света никак не используется. Этот поток света гасится чёрным бархатом. Если бы чёрного бархата не было, то фотоаппарат в полупрозрачном зеркале видел бы отражение левой стены комнаты (да ещё и высвеченное проектором), а это совсем не нужно - фотоаппарат должен видеть только то, что находится прямо перед ним на экране. Кстати, в Википедии на странице, посвящённой фронтпроекции, забыли нарисовать чёрный бархат, а это принципиально важное упущение. Не знаю, поправить ли мне рисунок в Википедии, или пусть остаётся с ошибками? Там, между прочим, ещё и другая ошибка допущена - с тенью на экране. Она должна быть не полупрозрачной, а совершенно чёрной.
Уточним, что свет от проектора падает на полупрозрачное зеркало не в виде точки, а в виде прямоугольника (трапеции).
Поэтому в схему лучей следует добавить не только центральные, но ещё и краевые лучи. И вот эти все лучи, отражённые от экрана, сходятся в пятно, по размеру похожее на светящийся объектив проектора.
Догадываюсь, что моему дорогому читателю уже не терпится узнать, во сколько же раз увеличится яркость экрана, если мы традиционное белое полотно заменим на скотчлайт? Я провёл такие измерения. Вместо фотоаппарата в точку, где собираются отражённые лучи (на самом деле это не точка, а светящееся пятно, эквивалентное объективу), поставил яркомер. Это был наш самый первый эксперимент, и вместо полупрозрачного зеркала использовалось обычное оконное стекло, которое отражало 12% света.
Сзади за серой 4-польной шкалой находился материал скотч-лайт. Замер производился профессиональным операторским яркомером "Асахи-Пентаксом", угол замера - 1°.
После фиксации яркомера, верхний свет в помещении выключался и производился точный замер.
Если посмотреть в окуляр прибора, то там можно увидеть шкалу от 1 до 19 EV (exposure value) и маленькую окружность в центре, она указывает на угол замера 1°. Разница в одну единицу EV соответствует изменению яркости в 2 раза, или, как говорят, на 1 ступень.
Вначале мы замеряли с бокового направления, это был угол 20° от перпендикуляра. Как вы понимаете, для диффузно белого поля не имеют значения при промере небольшие отклонения от нормали. Белое поле имело яркость 7 EV (см. рисунок), а скотчлайт выглядел темнее на 2 ступени (5 EV).
Но как только с яркомером мы встали перпендикулярно экрану, на точку, где пересекаются линии возвращения света (на высоте объектива проектора), экран из скотчлайта сразу же стал ослепительно белым - причем настолько сверхъярким, что рядом с ним белое поле шкалы (находящееся справа от точки замера) стало казаться черным (следующий рисунок).
Значения яркомера ушли за 14,2 EV. Легко посчитать, что по сравнению с белым полем (его яркость была 7 EV), экран стал ярче на 14,2 - 7 =7,2 ступени, или 2 в степени 7,2, получается в 147 раз. Почувствовали разницу? При использовании экрана из скотчлайта его яркость становится выше яркости традиционного белого киноэкрана примерно в 150 раз! Значит, мы можем в проекторе использовать очень слабую лампу или же, что гораздо важнее для фронтпроекции, имеем возможность значительно увеличить размер экрана.
Вы, наверное, спросите: а почему такие экраны, раз они так хороши, не применяются в кинотеатрах? Да потому что такую высокую яркость может видеть только один-единственный человек, который находится в луче проектора. Для зрителя, который находится не строго перпендикулярно экрану, а смотрит на экран чуть сбоку, например, под углом 20°, экран из скотч-лайта будет казаться темнее белого экрана в 4 раза.
Тем не менее, есть люди, которые у себя дома повестили на стену светоотражающий экран напротив проектора, и этим остались довольны. В интернете вы можете найти тесты, где сравниваются белый и световозвращающий экраны. Вот, например, стоп-кадр из одного такого теста.
В нашем эксперименте яркость скотч-лайта возросла в 150 раз по сравнению с белым экраном. Но мы замеряли очень узкий угол в середине кадра, а не весь световой прямоугольник, который даёт слайд-проектор на экране. Мы знаем, что любой объектив даёт падение яркости по краям. Вот, посмотрите, например, на кадр из "Космической одиссеи", углы кадра притемнены, и особенно это заметно на ярком небе:
Вы, наверное, спросите: "А почему же тогда на "лунных" снимках НАСА мы не видим такого сильного падения освещённости по краям? Так дело в том, что "лунный кадр" не прямоугольный, а квадратный! Края обрезаны! Хотя, можно найти и такие "лунные снимки", где заметно высветление по центру и притемнённость по краям.
На краю широкоформатного прямоугольного кадра "коэффициент усиления" снижается до 60-70 раз. В связи с этим в статье о фронтпроекции в журнале "American Cinematographer" упоминается усреднённый коэффициент усиления для кадра - 100 раз.
Как же распорядиться таким подарком судьбы, 100-кратным увеличением яркости экрана? Сначала давайте вспомним, что при старом способе, при рирпроекции, кинематографисты вынуждены были использовать экран шириной 5-6 метров, не более. Это площадь примерно 27 квадратных метров (6 метров ширины х 4,5 метра высоты). И снимать приходилось на открытой диафрагме, на 1:2,3 или 1:2,8. Из-за такой "открытой" диафрагмы получалась маленькая глубина резко изображаемого пространства (ГРИП). Актёр был в фокусе, а экран на фоне уже немного размывался. Такие примеры мы приводили в предыдущей статье.
Теперь же появилась возможность задиафрагмироваться на три ступени (2,8 - 4 - 5,6 - 8) до значения 1:8, и получить в кадре хорошую резкость не только на заднем плане, но и на переднем. Глубина резкости (ГРИП) заметно увеличилась. В прологе "На заре человечества" использовалась диафрагма 6,3 (промежуточная между 5,6 и 8). И вот из 100-кратного запаса мы уже израсходовали 8 крат (3 ступени, если снимаем на диафрагме 8) или примерно 6 крат (если снимаем на диафрагме 6,3) . У нас осталось в запасе (100:6=16,6) примерно 16-17 крат. Мы их потратим на увеличение площади экрана в 16 раз.
Размер экрана у С.Кубрика был 33,5 х 12 метров, площадь - 402 кв.м. По сравнению с экраном для рирпроекции, площадь увеличилась примерно в 15 раз (402:27=14,9 ).
Таким образом, переход от рирпроекции к фронтпроекции позволил увеличить площадь экрана примерно в 15 раз и при этом ещё задиафрагмировать объектив на 3 ступени.
И вот теперь, когда мы детально описали все стадии фронтпроекции, уже можно ответить на вопрос, поставленный в самом начале: Почему на белых скафандрах астронавтов не виден свет слад-проектора?
Да потому что от проектора идёт очень слабый свет. Основное назначение слад-проектора - создать "картинку" на световозвращающем экране. А для этого экрана световой поток должен быть в 100 раз меньше, чем для белого экрана. Другими словами, на белый материал скафандра от проектора света падает в 100 раз меньше, чем от прибора, имитирующего свет от солнца.
Подождите, я сказал в "100 раз меньше"? Нет, не так! Ведь от слайд-проектора идёт не чистый белый свет, проецируется серая гора. А серая гора ещё раз в пять уменьшает общий поток света от проектора. Таким образом на белый скафандр от проектора падает света примерно в 500 раз меньше, чем от "солнца". А широта фотопленки всего 1:32 - 1:40 (пять - пять с половиной ступеней). Фотопленка способна передать интервал яркостей, если этот интервал не выходит за диапазон 1:40.
Например, на серой шкале белое поле отличается от чёрного в 32 раза (80% : 2,5% = 32). Интервал яркостей 1:32. Считалось нормой, что фотоплёнка должна передать без искажений именно такой интервал от чёрного до белого, 1:32.
А если интервал отличается в 100 или в 500 раз, что почувствует фотоплёнка? Да ничего. Она просто не заметит такого слабого света.
Приведу пример, как мы делали практическую съёмку методом фронтпроекции. Эту фотографию, что вы видите ниже, я не редактировал и ничего не подправлял. Справа в углу находится фотоаппарат. Он производит съёмку через полупрозрачное зеркало. Сигнал с фотоаппарата выводится на маленький монитор над фотоаппаратом и одновременно - на большой телевизор. Слабый по мощности видеопроектор слева от зеркала проецирует вид замка. Половина света от проектора проходит прямо на чёрный лист бумаги, а другая половина света отражается полупрозрачным зеркалом и направляется на световозвращающий экран на фоне.
Кроме того, чтобы выровнять по цвету лицо и фон (лицо освещено прожектором с лампой накаливания), на проекторе был укреплён оранжевый светофильтр, который белый свет проектора приближал к свету лампы накаливания. Этот фильтр тоже ослабляет свет проектора. В результате на экран попадает так мало света, что даже глаз там ничего не видит. И наблюдатель, стоящий сбоку (откуда сделан этот снимок), тоже ничего не видит. И только фотоаппарат, установленный в месте схождения отражённых лучей (внизу справа), "видит" средневековый замок с голубым небом за спиной парня.
На следующей фотографии мы определяем место, где будет находиться фотоаппарат - я показываю световое пятно, где сходятся отражённые от экрана лучи.
А вот что в результате увидел фотоаппарат, стоящий на оси проектора:
Я уж хотел было поставить здесь точку и закончить статью, но вспомнил, что ещё не ответил на один вопрос, который был в комментариях. Звучал он примерно так: "А если астронавт пойдёт вперёд к проектору, он же ведь попадёт в пересвет. Чем ближе к проектору, тем выше освещённость на скафандре. Почему на лунных снимках мы не видим никакого пересвета?"
Уважаемые друзья! Тот факт, что освещённость зависит от расстояния (в два раза ближе подошёл - в четыре раза увеличилась освещённость, для точечных источников света) знаете не только вы, но это знают и работники НАСА. Поэтому на "лунных" снимках, где используется фронтпроекция, никто никуда не ходит.
Вот вам 8 чёрно-белых снимков с лунной горой на фоне, это из альбома "Аполлон-15". Специально захватил кадры, которые были ДО и ПОСЛЕ кадров с фронтпроекцией. Никуда астронавт не перемещается. К тому же в кадре стоит манекен.
По логике вещей, если бы астронавт на самом деле оказался на Луне и фотографировал своего друга, то он, удаляясь от ракеты, сделал бы несколько снимков последовательно: например, сначала был бы снимок вблизи лунного модуля, потом, отойдя на несколько шагов, появилась бы серия снимков с астронавтом на переднем плане и лунным модулем у него за спиной, потом, удалившись ещё на несколько шагов, фотограф сделал бы пару-тройку общих планов «для всего человечества» с маленькой фигуркой астронавта и лунным модулем вдалеке. Но мы не видим такой последовательности, вместо этого все кадры (а тоже самое и в других аполлоновских "экспедициях") однотипно снимаются с одного и того же расстояния, в одном и том же ракурсе, и затем, в одни и те же заданные границы кадра вписываются (ставятся в кадр) нужные «элементы»: гора на фоне, лунный модуль, астронавт и электромобиль (ровер).
И чтобы не засветить прожектором экран с лунной горой, астронавта освещают прибором, направленным в сторону от экрана, задне-боковым светом.
Чтобы создать ощущение, что астронавт с фотоаппаратом приближается или удаляется от объекта съёмки, делали то, что отработано в кино: относительно неподвижно закреплённого экрана двигали большую платформу с астронавтом.
Единственное, что могла делать камера - это панорамировать немного влево или вправо. Ширина экрана составляла 32 метра, а в кадр входило 23-24 метра. Поэтому камера могла сделать панораму влево-вправо примерно на 1/3 ширины кадра, не более.
Приём фронтпроекции в "лунных" снимках выдаёт себя.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
а
